EP1633965A1 - Verfahren und vorrichtung zum betreiben eines verbrennungsmotors - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum betreiben eines verbrennungsmotors

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EP1633965A1
EP1633965A1 EP04719460A EP04719460A EP1633965A1 EP 1633965 A1 EP1633965 A1 EP 1633965A1 EP 04719460 A EP04719460 A EP 04719460A EP 04719460 A EP04719460 A EP 04719460A EP 1633965 A1 EP1633965 A1 EP 1633965A1
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EP
European Patent Office
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control
internal combustion
combustion engine
release
speed
Prior art date
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EP04719460A
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English (en)
French (fr)
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EP1633965B1 (de
Inventor
Volker Pitzal
Gerit Von Schwertfuehrer
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1633965A1 publication Critical patent/EP1633965A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1633965B1 publication Critical patent/EP1633965B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/16—Introducing closed-loop corrections for idling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D31/00—Use of speed-sensing governors to control combustion engines, not otherwise provided for
    • F02D31/001—Electric control of rotation speed
    • F02D31/007—Electric control of rotation speed controlling fuel supply
    • F02D31/009—Electric control of rotation speed controlling fuel supply for maximum speed control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/12—Introducing corrections for particular operating conditions for deceleration
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the invention relates to methods for operating an internal combustion engine in pushing operation, comprising the steps of: enabling monitoring of a control signal for a power actuator of the internal combustion engine when predetermined release conditions are met, which include exceeding an enable speed of the internal combustion engine, after the release, comparing a drive signal for the Power actuator of the internal combustion engine with a threshold, and
  • the invention further relates to a control device for controlling the method.
  • a pushing operation of an internal combustion engine is understood below to mean an operation in which the internal combustion engine does not emit any torque, but rather is itself driven by external influences.
  • Push operation occurs, for example, when braking or when driving down a motor vehicle when the driver is not requesting torque.
  • the transition to push operation can be detected, for example, by a driver request transmitter, for example an accelerator pedal transmitter.
  • Air actuators for example a throttle valve or variable valve control, as well as fuel actuators, typically an injection system, are suitable as power actuators.
  • the power stage of the power actuator can be deactivated as an error response.
  • DE 33 01 742 specified above relates to an electronic diesel control system for a diesel engine (EDC).
  • EDC diesel engine
  • the present invention also relates to EDC systems, but is not limited to them. Rather, it can also be used in gasoline engines with E-gas (electronically controlled throttle valve) or in a variable valve control that serves as a power actuator.
  • control signal Insofar as a control signal is mentioned in the following, this term is intended to cover both a pulse width with which an injection valve is controlled to open and a control signal of a power actuator to be measured by air.
  • Control signal duration compared to a fixed threshold.
  • the value of the threshold determines the
  • Torque requirements of an idle control can be considered as an error.
  • Release speed is quite high specific to the internal combustion engine and usually corresponds to the upper limit speed of the idle control.
  • a typical value of the limit speed is approx. 2500 min "1.
  • the object of the invention is to provide a method which enables the quality of the monitoring to be increased by expanding the monitored operating range of the internal combustion engine without sacrificing the quality of the distinction between faulty and non-faulty provision of torque.
  • This object is achieved both in a method and in a control device of the type mentioned at the outset solved that the release speed is varied as a function of the intervention of an idle control in the formation of the drive signal, or in that the control device varies the release speed as a function of the intervention of an idle control in the formation of the drive signal.
  • the object is achieved completely by these features.
  • the invention includes the torque resulting from the idling control in the release of the monitoring. If the idle control provides the reason for a torque increase that does not match the driver's request, the monitoring is only released above an upper speed. In cases where the idle control does not request and / or generate torque, the monitoring is already released at a lower release speed. The time period over which the idle control provides the reason for a torque increase that does not match the driver's request, the monitoring is only released above an upper speed. In cases where the idle control does not request and / or generate torque, the monitoring is already released at a lower release speed. The time period over which the
  • the release speed is selected from at least two values.
  • This configuration is easy to implement and already results in a considerable increase in monitoring quality.
  • the highest of the at least two possible values is independent of the intervention of the idle control.
  • This embodiment has the advantage that, for example, errors in the idle control itself can also be detected, so that an incorrectly large intervention by the idle control cannot block the release of the monitoring.
  • This design takes into account that the interventions of the idle speed control at low speeds take place frequently and can involve large torque requirements, so that a release of the monitoring at low speeds, such as below about 1500 min -1, does not make sense.
  • This configuration is also very easy to implement and already results in a considerable increase in monitoring quality.
  • a preferred alternative provides that at least three values for the release speed are possible, one of the at least two lower values being selected when the intervention of the idle control falls below a threshold value which is individually assigned to one of the lower values.
  • the release speed is selected by accessing a characteristic curve that is addressed with the intervention of the idle control.
  • intervention of the idle control in the control loop of the idle control is recorded before or after the formation of a manipulated variable.
  • the intervention of the idle control can be estimated from signals at different points in the circuit.
  • the manipulated variable itself or a control deviation can be used. It is also irrelevant whether the intervention is determined on a torque basis or on a quantity basis, since the two variables are linked to one another via the engine efficiency.
  • the calculations in the control unit are generally made in torque units, depending on the physical relationship (Desired driver torque, torque limitation, ...) or quantity unit or control signal unit (smoke limitation, quantity compensation control). The connection is made via an engine efficiency map. The considerations disclosed for torques in the present application are therefore to be considered in relation to quantities
  • control device to control the pushing operation of an internal combustion engine, the control signal being an injection pulse width for a fuel injection valve or a control signal for an actuator to be measured for air.
  • F g. 1 schematically shows an internal combustion engine
  • Actuators sensors and a control unit
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a method according to the invention and a control device according to the invention in the form of Function Block;
  • Fig. 3 speed ranges in which the monitoring is active.
  • the number 10 in FIG. 1 denotes the overall view of an internal combustion engine, shown in a highly schematic manner, with at least one combustion chamber 12.
  • a filling of the combustion chamber 12 is exchanged via an inlet valve 14 and an outlet valve 16.
  • Fuel is metered into an air filling of the combustion chamber 12 via an injection valve 18, the timing of the metering and the metered quantity being controlled by a control device 20.
  • the injection valve 18 is used as a power actuator.
  • the metered amount essentially determines the torque generated by the internal combustion engine 10.
  • the control of the power actuator takes place, among other things, as a function of one
  • Driver request which is detected by an accelerator pedal 24 via an accelerator pedal 22 and is forwarded to the control device 20.
  • Such a way of power control is for one
  • Typical diesel engine Comparable power control via the amount of metered fuel also takes place in a gasoline engine with direct injection when operating with stratified combustion chamber filling.
  • the injection triggers the combustion
  • the ignition of the combustion chamber fill is externally ignited, for example by a spark plug.
  • a gasoline engine with direct injection which is operated in homogeneous operation, that is to say with a homogeneous mixture distribution in combustion chamber 12, the setting of Desired torque depending on the driver's request about the amount of the combustion chamber 12.
  • the amount of combustion chamber filling can be set via a throttle valve 26, which is actuated in a controlled manner by the control device 20 by a throttle valve actuator 28.
  • the throttle valve 26 with the throttle valve actuator 28 serves as a power actuator.
  • the amount of filling of the combustion chamber 12 can also take place via variable actuation of the intake valve 14 by an intake valve actuator 30, which is also controlled by the control device 20.
  • the internal combustion engine 10 also has a speed sensor system 32, which can consist, for example, of a sensor wheel 34 with ferromagnetic markings 36 and an inductive sensor 38.
  • a certain throttle valve opening angle would correspond to a control duration of an injection valve 18, since both sizes essentially determine the torque of the internal combustion engine 10 in their respective technical environment.
  • a variable valve control this would be the case
  • Control duration or the valve lift the appropriate criterion.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a method according to the invention and a control device according to the invention in the form of functional blocks.
  • the control device 20 is functionally divided by a line 40 into a first, upper level 42 and a second, lower level 44. This subdivision corresponds to the program structure of the engine control program, which in the
  • Control unit 20 is processed. Signals from various sensors, in particular signals from accelerator pedal sensor 24 and inductive sensor 38, are fed to control unit 20 on the input side. In the first level 42, control signals for at least one of the signals are generated from these signals
  • Power actuators 18, 28 or 30 are formed, with which the control device 20 is connected on the output side.
  • the second program level 44 is used to monitor the first level. Both levels are functionally linked. For example, the second level 44 receives a power-determining signal from the chain for shaping the control signal for the power actuators 18, 28 or 30 in level 1. If checking this signal in level 2 reveals a safety-critical implausibility, level 2 can Intervene at level 1, for example to prevent or reduce a safety-critical torque increase of the internal combustion engine 10.
  • a desired torque or quantity is first calculated in a block 46 on the basis of the driver's request (accelerator pedal sensor 24) and the speed (inductive sensor 38) of the internal combustion engine 10.
  • the concept of the desired quantity refers to the quantity of the performance-determining working medium of the internal combustion engine 10. This can be an amount of fuel to be injected, which is metered via fuel metering valves 18. As an alternative or in addition, this desired quantity can also relate to the filling of the combustion chamber 12 with air or a fuel / air mixture. The filling of the
  • Combustion chamber 12 is set by correspondingly controlling throttle valve actuator 28 or intake valve actuator 30.
  • the desired torque and the desired quantity are linked with each other via the engine efficiency and can therefore be used as an alternative.
  • the intervention of an idle control 50 which was formed on the basis of the speed signal of the inductive sensor 38, is superimposed on the desired torque / the desired amount thus formed.
  • the linkage can be additive or multiplicative; via a normally closed first switch 52, the result of the linkage in block 48 is transferred to a block 54, which represents the final control signal shaping and output stage in control unit 20.
  • the output signal of block 54 is used to control at least one of the power-determining actuators 18, 28 and / or 30 from FIG. 1.
  • This function of control signal formation and control signal formation from the first program level 42 in the control device 20 is checked by the second program level 4-4.
  • the result of the link in block 48 of level 1 is compared in comparison block 56 with an admissible or plausible value S_0, which is provided by block 60.
  • block 60 can, for example, also be supplied with the signals from accelerator pedal sensor 24 and speed sensor system 32, so that block 60 uses this to simulate the functions of blocks 46, 48 and 50 from the first level and add an offset to the value S_0 for a highly permissible quantity signal or Torque request signal can form. Is that about the Block 58 present signal actually formed in the first level greater than the highest permissible value S_0, block 56 opens the switch 52 in the first level.
  • Block 54 in the first level then outputs substitute values to the power actuators 18, 28 and / or 30 to prevent an undesirable torque increase or an undesirable provision of the torque.
  • deactivation of the block 54 is also possible, so that no control signal is output.
  • the monitoring of the first level 42 is enabled by the second level 44 by closing the second switch 58.
  • the higher release speed n_2 can, for example, correspond to the upper limit speed below which the idle speed control 50 is active in the first level 42. Is have the actual engine speed is greater than this speed n_2 which may be min "1, for example 2300, so 50 provides the idle control under normal circumstances no torque enhancing engagement of the link 48 in the first plane 42.
  • the formation of the control signals for the power actuators 18 , 28 and / or 30 are therefore no interventions of the idle control 50 superimposed, which could interfere with monitoring of the control signal formation in the first level 42.
  • the comparison block 72 outputs, for example, a logical 1, which is led via the OR gate 76 to a second input 66 of the already mentioned logical AND gate 62.
  • a signal is a first input 64 of the link 62
  • the signal of the comparison block 68 is logic 1 when the driver's torque request is below a threshold S_l, which is provided by the block 70.
  • the driver request signal is provided by the accelerator pedal sensor 24.
  • Block 68 outputs a logical 1, for example, if the accelerator pedal angle is 0. If the engine speed is simultaneously greater than n_2, block 62 releases the monitoring by closing the second switch 58.
  • Idle control 50 in the formation of the drive signal in blocks 46, 48 and 54 of the first level 42 is variable.
  • the output signal of the idle control 50 is also transferred to the second level 44 in parallel with its further processing in the first level 42.
  • the second level 44 it is fed to a comparison block 82, to which a threshold value S_2 is fed in parallel.
  • S_2 corresponds to a threshold value for the intervention of the idle control 50, which separates values that are still tolerable for release from values that are no longer tolerable. If the intervention of the idle control 50 is, for example, relatively small, i.e. smaller than the threshold value S_2, the comparison block 82 outputs a logical 1 to a downstream AND logic operation 84.
  • This AND logic operation 84 is fed in parallel with the output signal of a comparison block 78 in which the The speed of the internal combustion engine 10, that is to say the signal from the inductive sensor 38, is compared with a lower release speed n 1.
  • the value n 1 can For example, the upper limit speed of a pre-control of the idle control 50, for example approx. 1500 min "1 , corresponds.
  • the value n_l is provided by block 80 in FIG. 2.
  • Block 80 can output a fixed value as described.
  • block 80 represent a characteristic curve, to which, in contrast to the illustration in FIG. 2, the intervention of the idle controller 50 is supplied and which outputs a value n_1 that is dependent on this intervention continuously or in steps.
  • Intervention of the idle control 50 allows monitoring of the control signal formation in the first level 42, in which the output signal of the comparison block 84 closes the switch 58 via the OR links 76 and 62.
  • FIG. 3 illustrates the effect of the invention for representing speed ranges in which a release according to the prior art or according to the invention shown here is possible.
  • the value 0 corresponds to a block and the value 1 corresponds to a release of the monitoring.
  • the solid line 88 in FIG. 3 represents the prior art. According to the prior art, the monitoring was only released above a comparatively high speed n_2.
  • the solid line 90 illustrates how within the scope of the invention a release is already possible at a lower speed n_l. As shown above, the prerequisite is that in the speed range between n_l and n_2, which is now also accessible to monitoring, there is only a comparatively small intervention by the idle control 50.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Verbrennungsmotors im Schiebebetrieb
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors im Schiebebetrieb mit den Schritten: Freigeben einer Überwachung eines Ansteuersignais für ein Leistungsstellglied des Verbrennungsmotors dann, wenn vorbestimmte Freigabebedingungen erfüllt sind, die das Überschreiten einer Freigabedrehzahl des Verbrennungsmotors umfassen, nach der Freigabe, Vergleichen eines Ansteuersignals für das Leistungsstellglied des Verbrennungsmotors mit einem Schwellenwert, und
Auslösen einer Fehlerreaktion dann, wenn das Ansteuersignal den Schwellenwert überschreitet.
Die Erfindung betrifft ferner ein Steuergerät zur Steuerung der Verfahren.
Ein solches Verfahren, ein solches Steuergerät und eine solche Verwendung sind aus der DE 33 01 742 der Anmelderin bekannt.
Unter einem Schiebebetrieb eines Verbrennungsmotors wird im Folgenden ein Betrieb verstanden, bei dem der Verbrennungsmotor kein Drehmoment abgibt, sondern vielmehr selbst durch externe Einflüsse angetrieben wird. Ein Schiebebetrieb tritt beispielsweise beim Abbremsen oder bei einer Bergabfahrt eines Kraftfahrzeugs auf, wenn der Fahrer kein Drehmoment anfordert. Der Übergang in den Schiebebetrieb kann beispielsweise durch einen Fahrerwunschgeber, beispielsweise einen Fahrpedalgeber erfasst werden.
Als Leistungsstellglied kommen sowohl luftzumessende Stellglieder, beispielsweise eine Drosselklappe oder eine variable Ventilsteuerung, als auch kraftstoffzumessende Stellglieder, typischerweise ein Einspritzsystem, in Frage. Als Fehlerreaktion kann beispielsweise die Endstufe des Leistungsstellgliedes deaktiviert werden.
Die oben angegebene DE 33 01 742 betrifft ein Electronic Diesel Control-System f r einen Dieselmotor (EDC) . Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls EDC-Systeme, ist aber nicht darauf beschrankt. Sie kann vielmehr auch bei Ottomotoren mit E-Gas (elektronisch gesteuerter Drosselklappe) oder bei einer variablen Ventilsteuerung, die als Leistungsstellglied dient, verwendet werden.
Soweit im folgenden von einem Ansteuersignal die Rede ist, soll dieser Begriff sowohl eine Impulsbreite, mit der ein Einspritzventil öffnend angesteuert wird, als auch ein Ansteuersignal eines luftzumessenden Leistungsstellgliedes erfassen.
Bei Dieselmotoren wird das erzeugte Drehmoment wesentlich durch die Kraftstoffeinspritzmenge bestimmt. Dies gilt analog f r Ottomotoren mit Direkteinspritzung im
Schichtbetrieb. Fehler in der Kraftstoffzumessung können in diesen Fallen zu einer unerwünschten Drehmomenterzeugung fuhren. Insbesondere im Schiebebetrieb kann ein unerw nscht erzeugtes motorisches Drehmoment sicherheitskritisch sein, weil es zu einer ungenügenden Motorbremswirkung oder sogar zu einem unerwünschten Beschleunigen fuhren kann.
Es ist in diesem Zusammenhang per se bekannt, die Ansteuerdauer der Einspritzventile zu überwachen. Dabei wird beim Übergang in den Schiebebetrieb durch Loslassen des Fahrpedals überwacht, ob oberhalb der maximalen Eingriffsdrehzahl eines Leerlaufreglers noch Einspritzungen durch unzulässig hohe Ansteuerdauern auftreten. Im Fehlerfall, also bei unerwünschten Einspritzungen, wird eine Fehlerreaktion eingeleitet. Dazu wird die
Ansteuersignaldauer mit einem festen Schwellenwert verglichen. Der Wert des Schwellenwerts bestimmt die
Empfindlichkeit der Fehlererkennung. Ist der Schwellenwert klein, ist die Empfindlichkeit, mit der echte Fehler entdeckt werden, groß. Allerdings fuhrt eine hohe
Empfindlichkeit auch zu der Gefahr, dass reguläre
Drehmomentanforderungen einer Leerlaufregelung als Fehler gewertet werden .
Die Motordrehzahl, unter der keine Freigabe für die
Schiebebetriebsuberwachung erfolgt, also die
Freigabedrehzahl, liegt Verbrennungsmotor-spezifisch recht hoch und entspricht in der Regel der oberen Grenzdrehzahl der Leerlaufregelung. Ein typischer Wert der Grenzdrehzahl ist ca. 2500 min"1. Für die Qualität der Überwachung hat das zu Folge, dass beim Auftreten eine unerwünschten Bereitstellung von Drehmoment das Fahrzeug mit der aktuell im Getriebe aktiven Übersetzung beschleunigt, bis die Freigabedrehzahl erreicht ist.
Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung in der Angabe eines Verfahrens, das eine Steigerung der Qualität der Überwachung durch Erweiterung des überwachten Betriebsbereiches des Verbrennungsmotors ohne Einbußen bei der Qualität der Unterscheidung einer fehlerhaften von einer nicht fehlerhaften Bereitstellung von Drehmoment ermöglicht.
Diese Aufgabe wird sowohl bei einem Verfahren als auch bei einem Steuergerat der eingangs genannten Art dadurch gelost, dass die Freigabedrehzahl als Funktion des Eingriffs einer Leerlaufregelung in eine Bildung des Ansteuersignals variiert wird, bzw. dadurch, dass das Steuergerat die Freigabedrehzahl als Funktion des Eingriffs einer Leerlaufregelung in eine Bildung des Ansteuersignals variiert.
Vorteile der Erfindung Durch diese Merkmale wird die Aufgabe vollkommen gelost. Die Erfindung bezieht das aus der Leerlaufregelung resultierende Drehmoment mit in die Freigabe der Überwachung ein. Wenn die Leerlaufregelung den Grund für eine Drehmomenterhohung liefert, die sich nicht mit dem Fahrerwunsch deckt, wird die Überwachung erst oberhalb einer oberen Drehzahl freigegeben. In den Fällen, in denen die Leerlaufregelung kein Drehmoment anfordert und/oder erzeugt, wird die Überwachung bereits bei einer niedrigeren Freigabedrehzahl freigegeben. Im zeitlichen Mittel über einen längeren Zeitraum wird die Zeitdauer, in der die
Überwachung aktiv ist, erhöht. Daraus resultiert eine in der Summe gesteigerte Uberwachungsqualita .
Speziell in Fallen, in denen sich ein Drehmoment bei fehlendem oder kleinem Leerlaufreglereingriff unerwünscht aufbaut, wird dies fr her erkannt und es kann früher reagiert werden. Als Folge kann bereits eingegriffen werden, bevor das Fahrzeug in dem gerade eingelegten Gang bis zur Hochstdrehzahl der Leerlaufregelung beschleunigt hat. Ein unerwünschtes Beschleunigen kann damit weitgehend vermieden werden .
Fordert dagegen eine Teilfunktion der Motorsteuerung fehlerhaft einen Aufbau von Drehmoment an, wenn zeitgleich die Leerlaufregelung in erlaubter Weise Drehmoment anfordert, hat dieser Fehler keine negativen Folgen und es ist daher nicht nachteilig, dass eine Überwachung erst oberhalb der oberen Freigabedrehzahl erlaubt ist.
Es ist bevorzugt, dass die Freigabedrehzahl aus wenigstens zwei Werten ausgewählt wird.
Diese Ausgestaltung ist einfach zu realisieren und hat bereits einen erheblichen Zuwachs an Uberwachungsqualitat zur Folge.
Ferner ist bevorzugt, dass der höchste der wenigstens zwei möglichen Werte von dem Eingriff der Leerlaufregelung unabhängig ist.
Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass bspw. auch Fehler der Leerlaufregelung selbst detektiert werden können, so dass ein fehlerhaft großer Eingriff der Leerlaufregelung die Freigabe der Überwachung nicht blockieren kann.
Bevorzugt ist auch, dass unterhalb des niedrigsten der wenigstens zwei möglichen Werte keine Freigabe erlaubt ist.
Diese Ausgestaltung berücksichtigt, dass die Eingriffe der Leerlaufregelung bei kleinen Drehzahlen häufig erfolgen und mit großen Drehmomentforderungen behaftet sein können, so dass eine Freigabe der Überwachung bei niedrigen Drehzahlen, etwa unterhalb von ca. 1500 min-1, nicht sinnvoll erscheint.
Weiter ist bevorzugt, dass genau zwei Werte für die Freigabedrehzahl möglich sind, wobei der niedrigere der zwei Werte dann ausgewählt wird, wenn der Eingriff der Leerlaufregelung einen vorbestimmten Schwellenwert nicht überschreitet.
Diese Ausgestaltung ist ebenfalls sehr einfach zu realisieren und hat bereits einen erheblichen Zuwachs an Überwachungsqualität zur Folge.
Eine bevorzugte Alternative sieht vor, dass wenigstens drei Werte für die Freigabedrehzahl möglich sind, wobei einer der wenigstens zwei niedrigeren Werte dann ausgewählt wird, wenn der Eingriff der Leerlaufregelung einen Schwellenwert unterschreitet, der jeweils einem der niedrigeren Werte individuell zugeordnet ist.
Bevorzugt ist auch, dass die Freigabedrehzahl durch Zugriff auf eine Kennlinie ausgewählt wird, die mit dem Eingriff der Leerlaufregelung adressiert wird.
Diese Ausgestaltungen ermöglichen eine weitere Steigerung der Überwachungsqualität durch ein mehrstufiges oder sogar stetiges Variieren der Abhängigkeit der Freigabedrehzahl von dem Eingriff der Leerlaufregelung.
Ferner ist bevorzugt, dass der Eingriff der Leerlaufregelung im Regelkreis der Leerlaufregelung vor oder nach der Bildung einer Stellgröße erfasst wird.
Mit Blick darauf, dass die Leerlaufregelung in einem geschlossenen Kreis arbeitet, kann der Eingriff der Leerlaufregelung aus Signalen an verschiedenen Punkten des Kreises abgeschätzt werden. So kann die Stellgröße selbst oder eine Regelabweichung verwendet werden. Außerdem ist es unerheblich, ob der Eingriff auf Momentenbasis oder Mengenbasis bestimmt wird, da beide Größen über den Motorwirkungsgrad miteinander verknüpft sind. Die Berechnungen im Steuergerät erfolgen im Allgemeinen je nach physikalischem Zusammenhang in Drehmomenteinheit (Fahrerwunschmoment, Drehmomentbegrenzung, ...) oder Mengeneinheit bzw. Ansteuersignaleinheit (Rauchbegrenzung, Mengenausgleichsregelung) . Die Verbindung erfolgt über ein Motorwirkungsgradkennfeld. Die in der vorliegenden Anmeldung für Drehmomente offenbarten Überlegungen sind daher zu entsprechenden Betrachtungen zu Mengen
(Kraftstoffmengen, Luftmengen) äquivalent.
Bevorzugt wird ferner eine Verwendung des Steuergerätes zur Steuerung des Schiebebetriebs eines Verbrennungsmotors, wobei das Ansteuersignal eine Einspritzimpulsbreite für ein Kraftstoff-Einspritzventil oder ein Stellsignal f r ein luftzumessendes Stellglied ist. Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefugten Figuren.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Zeichnungen
Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung naher erläutert. Es zeigen:
F g. 1 schematisch einen Verbrennungsmotor mit
Stellgliedern, Sensorik und einem Steuergerat;
Fig. 2 Figur 2 zeigt ein Ausfuhrungsbeispiel eines erfindungsgemaßen Verfahrens und eines erfindungsgemaßen Steuergerätes in der Form von Funktionsblocken; und
Fig. 3 Drehzahlbereiche, in denen die Überwachung aktiv ist.
Beschreibung der Ausfuhrungsbeispiele
Die Ziffer 10 in der Figur 1 bezeichnet die Gesamtansicht eines stark schematisiert dargestellten Verbrennungsmotors mit wenigstens einem Brennraum 12. Eine Füllung des Brennraums 12 wird über ein Einlassventil 14 und ein Auslassventil 16 ausgewechselt. Zu einer Luftfullung des Brennraums 12 wird über ein Einspritzventil 18 Kraftstoff zugemessen, wobei der Zeitpunkt der Zumessung und die zugemessene Menge von einem Steuergerat 20 gesteuert werden. Dabei wird das Einspritzventil 18 als Leistungsstellglied benutzt. Die zugemessene Menge bestimmt ganz wesentlich das vom Verbrennungsmotor 10 erzeugte Drehmoment. Die Ansteuerung des Leistungsstellgliedes erfolgt unter anderem in Abhängigkeit von einem
Fahrerwunsch, der über ein Fahrpedal 22 von einem Fahrpedalgeber 24 erfasst und an das Steuergerat 20 weitergeleitet wird. Eine solche Art der Leistungssteuerung ist für einen
Dieselmotor typisch. Eine vergleichbare Leistungssteuerung über die Menge des zugemessenen Kraftstoffs erfolgt auch bei einem Ottomotor mit Direkteinspritzung im Betrieb mit geschichteter Brennraumfullung. Im Unterschied zum Dieselmotor, bei dem die Einspritzung die Verbrennung auslost, erfolgt beim Ottomotor eine Fremdzundung der Brennraumfullung, beispielsweise durch eine Zündkerze. Bei einem Ottomotor mit Direkteinspritzung, der im Homogenbetrieb, also mit homogener Gemischverteilung im Brennraum 12, betrieben wird, erfolgt die Einstellung des gewünschten Drehmomentes in Abhängigkeit vom Fahrerwunsch über die Menge der Füllung des Brennraums 12.
Dies gilt analog auch für einen Verbrennungsmotor mit Saugrohreinspritzung. In diesen Fallen kann die Menge der Brennraumfullung über eine Drosselklappe 26, die von einem Drosselklappensteller 28 in gesteuerter Weise vom Steuergerat 20 betätigt wird, eingestellt werden. In diesem Fall dient die Drosselklappe 26 mit dem Drosselklappensteller 28 als Leistungsstellglied.
Alternativ kann die Menge der Füllung des Brennraums 12 auch über eine variable Ansteuerung des Einlassventils 14 durch einen Einlassventilsteller 30, der ebenfalls vom Steuergerat 20 angesteuert wird, erfolgen. Der Verbrennungsmotor 10 weist ferner eine Drehzahlsensorik 32 auf, die beispielsweise aus einem Geberrad 34 mit ferromagnetischen Markierungen 36 und einem Induktivsensor 38 bestehen kann.
Mit Blick auf die Überwachung wurde beispielsweise ein bestimmter Drosselklappenoffnungswinkel einer Ansteuerdauer eines Einspritzventils 18 entsprechen, da beide Großen in ihrem jeweiligen technischen Umfeld jeweils wesentlich das Drehmoment des Verbrennungsmotors 10 bestimmen. Bei einer variablen Ventilsteuerung wäre gegebenenfalls die
Ansteuerdauer oder der Ventilhub das angemessene Kriterium.
Figur 2 zeigt ein Ausfuhrungsbeispiel eines erfindungsgemaßen Verfahrens und eines erfindungsgemaßen Steuergerätes in der Form von Funktionsblocken.
Das Steuergerat 20 wird funktionsmaßig durch eine Linie 40 in eine erste, obere Ebene 42 und eine zweite, untere Ebene 44 unterteilt. Dabei entspricht diese Unterteilung der Programmstruktur des Motorsteuerungsprogramms, das im
Steuergerät 20 abgearbeitet wird. Dem Steuergerat 20 werden eingangsseitig Signale verschiedener Sensoren, insbesondere Signale des Fahrpedalgebers 24 und des Induktivsensors 38 zugeführt. In der ersten Ebene 42 werden aus diesen Signalen Ansteuersignale für wenigstens eines der
Leistungsstellglieder 18, 28 oder 30 gebildet, mit denen das Steuergerat 20 ausgangsseitig verbunden ist. Die zweite Programmebene 44 dient zur Überwachung der ersten Ebene. Beide Ebenen sind funktional miteinander gekoppelt. So erhalt die zweite Ebene 44 beispielsweise ein leistungsbestimmendes Signal aus der Kette zur Formung des Ansteuersignals für die Leistungsstellglieder 18, 28 oder 30 in der Ebene 1. Ergibt die Überprüfung dieses Signals in der Ebene 2 eine sicherheitskritische Unplausibilitat, so kann die Ebene 2 in die Ebene 1 eingreifen, um beispielsweise einen sicherheitskritischen Drehmomentanstieg des Verbrennungsmotors 10 zu verhindern oder zu verringern.
In der Ebene 1 wird zunächst in einem Block 46 auf der Basis des Fahrerwunsches (Fahrpedalgeber 24) und der Drehzahl (Induktivsensor 38) des Verbrennungsmotors 10 ein Wunschmoment oder eine Wunschmenge berechnet. Dabei bezieht sich der Begriff der Wunschmenge auf die Menge des leistungsbestimmenden Arbeitsmediums des Verbrennungsmotors 10. Dieses kann eine einzuspritzende Kraftstoffmenge sein, die über Kraftstoffzumessventile 18 zugemessen wird. Alternativ oder ergänzend kann sich diese Wunschmenge auch auf die Füllung des Brennraums 12 mit Luft oder Kraftstoff/Luft-Gemisch beziehen. Die Füllung des
Brennraums 12 wird durch entsprechende Ansteuerung des Drosselklappenstellers 28 oder des Einlassventilstellers 30 eingestellt. Wunschmoment und Wunschmenge sind über den Motorwirkungsgrad miteinander verknüpft und daher alternativ verwendbar. Dem so gebildeten Wunschmomen /der Wunschmenge wird in der Verknüpfung 48 der Eingriff einer Leerlaufregelung 50 überlagert, die auf der Basis des Drehzahlsignals des Induktivsensors 38 gebildet wurde. Die Verknüpfung kann additiv oder multiplikativ sein, über einen im Normalfall geschlossenen ersten Schalter 52 wird das Ergebnis der Verknüpfung im Block 48 an einen Block 54 übergeben, der die endgültige Ansteuersignalformung und Endstufe im Steuergerat 20 repräsentiert. Das Ausgangssignal des Blocks 54 dient zur Ansteuerung wenigstens eines der leistungsbestimmenden Stellglieder 18, 28 und/oder 30 aus Figur 1.
Diese Funktion der Ansteuersignalbildung und Ansteuersignalformung aus der ersten Programmebene 42 im Steuergerat 20 wird durch die zweite Programmebene 4-4 überprüft. Dazu wird das Ergebnis der Verknüpfung im Block 48 der Ebene 1 im Vergleichsblock 56 mit einem zulassigen oder plausiblen Wert S_0 verglichen, der vom Block 60 bereitgestellt wird. Block 60 können dazu beispielsweise ebenfalls die Signale des Fahrpedalgebers 24 und der Drehzahlsensorik 32 zugeführt werden, sodass Block 60 daraus durch Nachbildung der Funktionen der Blocke 46, 48 und 50 aus der ersten Ebene und Addieren eines Offsets den Wert S_0 für ein höchst zulassiges Mengensignal oder Drehmoment-Wunschsignal bilden kann. Ist das über den Schalter 58 anliegende, in der ersten Ebene tatsachlich gebildete Signal großer als der höchst zulassige Wert S_0, öffnet Block 56 den Schalter 52 in der ersten Ebene. Block 54 in der ersten Ebene gibt dann Ersatzwerte an die Leistungsstellglieder 18, 28 und/oder 30 aus, um einen unerwünschten Drehmomentanstieg oder eine unerwünschte Bereitstellung vom Drehmoment zu verhindern. Alternativ kommt auch eine Deaktivierung des Blockes 54 in Frage, so dass kein Ansteuersignal ausgegeben wird. Dabei erfolgt die Freigabe der Überwachung der ersten Ebene 42 durch die zweite Ebene 44 durch Schließen des zweiten Schalters 58.
Im Folgenden wird beschrieben, wie diese Freigabe erfolgt. Das Signal des Induktivsensors 38 wird dazu einem
Vergleichsblock 72 zugeführt, dem parallel ein Wert n_2 einer höheren Freigabedrehzahl zugeführt wird. Die höhere Freigabedrehzahl n_2 kann beispielsweise der oberen Grenzdrehzahl entsprechen, unterhalb der die Leerlau regelung 50 in der ersten Ebene 42 aktiv ist. Ist die tatsachliche Drehzahl des Verbrennungsmotors großer als diese Drehzahl n_2, die beispielsweise 2300 min"1 sein kann, so liefert die Leerlaufregelung 50 unter normalen Umstanden keinen drehmomentsteigernden Eingriff an die Verknüpfung 48 in der ersten Ebene 42. Der Bildung der Ansteuersignale für die Leistungsstellglieder 18, 28 und/oder 30 sind daher keine Eingriffe der Leerlaufregelung 50 überlagert, die eine Überwachung der Ansteuersignalbildung in der ersten Ebene 42 stören konnten.
Der Vergleichsblock 72 gibt in diesem Fall beispielsweise eine logische 1 aus, die über die ODER-Verknupfung 76 an einen zweiten Eingang 66 der bereits erwähnten logischen UND-Verknupfung 62 gefuhrt wird. Parallel wird einem ersten Eingang 64 der Verknüpfung 62 das Signal eines Vergleichsblocks 68 zugeführt. Das Signal des Vergleichsblocks 68 ist dann logisch 1, wenn der Drehmomentwunsch des Fahrers unterhalb einer Schwelle S_l liegt, die vom Block 70 bereitgestellt wird. Dabei wird das Fahrerwunschsignal vom Fahrpedalgeber 24 bereitgestellt. Block 68 gibt beispielsweise dann eine logische 1 aus, wenn der Fahrpedalwinkel gleich 0 ist. Ist gleichzeitig die Motordrehzahl großer als n_2, gibt Block 62 die Überwachung durch Schließen des zweiten Schalters 58 frei.
Diese Art der Steuerung der Freigabe auf der Basis einer festen Freigabedrehzahl n_2 ist bereits bekannt. Erfindungsgemaß wird alternativ oder ergänzend zu der festen Freigabedrehzahl n_2 eine Freigabedrehzahl verwendet, die als Funktion des Eingriffs der
Leerlaufregelung 50 in die Bildung des Ansteuersignals in den Blocken 46, 48 und 54 der ersten Ebene 42 variabel ist.
Dazu wird bei der Ausgestaltung bei der Figur 2 das Ausgangssignal der Leerlaufregelung 50 parallel zu seiner Weiterverarbeitung in der ersten Ebene 42 auch an die zweite Ebene 44 übergeben. In der zweiten Ebene 44 wird es einem Vergleichsblock 82 zugeführt, dem parallel ein Schwellenwert S_2 zugeführt wird. S_2 entspricht einem Schwellenwert für den Eingriff der Leerlaufregelung 50, der für eine Freigabe noch tolerierbare Werte von nicht mehr tolerierbaren Werten trennt. Ist der Eingriff der Leerlaufregelung 50 beispielsweise relativ klein, also kleiner als der Schwellenwert S_2, so gibt der Vergleichsblock 82 eine logische 1 an eine nachgeschaltete UND-Verknupfung 84. Dieser UND-Verknupfung 84 wird parallel das Ausgangssignal eines Vergleichsblocks 78 zugeführt, in dem die Drehzahl des Verbrennungsmotors 10, also das Signal des Induktivsensors 38, mit einer niedrigeren Freigabedrehzahl n 1 verglichen wird. Der Wert n 1 kann beispielsweise der oberen Grenzdrehzahl einer Vorsteuerung der Leerlaufregelung 50, beispielsweise ca. 1500 min"1 , entsprechen. Der Wert n_l wird in der Fig. 2 von dem Block 80 bereitgestellt. Dabei kann Block 80, wie beschrieben, einen Festwert ausgeben. Alternativ kann Block 80 eine Kennlinie repräsentieren, dem, abweichend von der Darstellung der Fig. 2, der Eingriff des Leerlaufreglers 50 zugeführt wird und der einen von diesem Eingriff stetig oder stufenförmig abhängigen Wert n_l ausgibt. Im Ergebnis wird dann auch oberhalb dieser niedrigeren Freigabedrehzahl n_l bei gleichzeitig kleinem Eingriff der Leerlaufregelung 50 eine Überwachung der Ansteuersignalbildung in der ersten Ebene 42 erlaubt, in dem das Ausgangssignal des Vergleichsblocks 84 über die ODER-Verknüpfungen 76 und 62 den Schalter 58 schließt.
Figur 3 veranschaulicht die Wirkung der Erfindung zur Darstellung von Drehzahlbereichen, in denen eine Freigabe nach dem Stand der Technik oder nach der hier dargestellten Erfindung möglich ist. Dabei entspricht der Wert 0 einem Sperren und der Wert 1 entspricht einer Freigabe der Überwachung. Die durchgezogene Linie 88 in der Figur 3 repräsentiert den Stand der Technik. Nach dem Stand der Technik wurde die Überwachung erst oberhalb einer vergleichsweise hohen Drehzahl n_2 freigegeben. Die durchgezogene Linie 90 verdeutlicht, wie im Rahmen der Erfindung eine Freigabe bereits bei einer niedrigeren Drehzahl n_l möglich ist. Voraussetzung ist, wie weiter oben dargestellt, dass in dem nach der Erfindung nun ebenfalls einer Überwachung zugänglichen Drehzahlbereich zwischen n_l und n_2 nur ein vergleichsweise kleiner Eingriff der Leerlaufregelung 50 vorliegt.

Claims

Ansprüche 1. Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors (10) im Schiebebetrieb mit den Schritten:
Freigeben einer Überwachung eines Ansteuersignals für ein Leistungsstellglied (18; 28; 30) des Verbrennungsmotors (10) dann, wenn vorbestimmte Freigabebedingungen erfüllt sind, die das Überschreiten einer Freigabedrehzahl des Verbrennungsmotors (10) umfassen, nach der Freigabe, Vergleichen eines Ansteuersignals für das Leistungsstellglied (18; 28; 30) des Verbrennungsmotors (10) mit einem Schwellenwert, und Auslosen einer Fehlerreaktion dann, wenn das Ansteuersignal den Schwellenwert überschreitet, dadurch gekennzeichnet, dass die Freigabedrehzahl als Funktion des Eingriffs einer Leerlaufregelung (50) in eine Bildung des Ansteuersignals variiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Freigabedrehzahl aus wenigstens zwei Werten ausgewählt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der höchste der wenigstens zwei möglichen Werte von dem Eingriff der Leerlaufregelung (50) unabhängig ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des niedrigsten der wenigstens zwei möglichen Werte keine Freigabe erlaubt ist.
5. Verfahren nach Anspruch 3 und 4 , dadurch gekennzeichnet, dass genau zwei Werte für die Freigabedrehzahl möglich sind, wobei der niedrigere der zwei Werte dann ausgewählt wird, wenn der Eingriff der Leerlauf egelung (50) einen vorbestimmten Schwellenwert nicht überschreitet.
6. Verfahren nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens drei Werte für die Freigabedrehzahl möglich sind, wobei einer der wenigstens zwei niedrigeren Werte dann ausgewählt wird, wenn der Eingriff der Leerlauf egelung (50) einen Schwellenwert unterschreitet, der jeweils einem der niedrigeren Werte individuell zugeordnet ist.
7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Freigabedrehzahl durch Zugriff auf eine Kennlinie ausgewählt wird, die mit dem Eingriff der Leerlaufregelung adressiert wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingriff der
Leerlaufregelung (50) im Regelkreis der Leerlau regelung (50) vor oder nach der Bildung einer Stellgroße erfasst wird.
9. Steuergerat (20) zum Betreiben eines
Verbrennungsmotors (10) im Schiebebetrieb, wobei das Steuergerat (20) eine Überwachung eines Ansteuersignals für ein Leistungsstellglied (18; 28; 30) des Verbrennungsmotors (10) dann freigibt, wenn vorbestimmte Freigabebedingungen erfüllt sind, die das überschreiten einer Freigabedrehzahl des Verbrennungsmotors umfassen, und nach der Freigabe, ein Ansteuersignal für das Leistungsstellglied (18; 28; 30) des Verbrennungsmotors (10) mit einem Schwellenwert vergleicht und dann eine Fehlerreaktion auslost, wenn das Ansteuersignal den Schwellenwert überschreitet, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät die Freigabedrehzahl als Funktion des Eingriffs einer Leerlaufregelung (50) in eine Bildung des Ansteuersignals variiert.
10. Steuergerät (20) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es wenigstens eines der Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 8 steuert.
11. Verwendung eines Steuergerätes (20) nach Anspruch 9 oder 10 zur Steuerung des Schiebebetriebs eines Verbrennungsmotors (10) , dadurch gekennzeichnet, dass das Ansteuersignal eine Einspritzimpulsbreite für ein Kraftstoff-Einspritzventil (18) oder ein Stellsignal für ein luftzumessendes Stellglied (28; 30) ist.
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